塑料污染作为珊瑚病原体和益生菌潜在载体：印度洋马斯克林海岭的研究

《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》：Plastic pollution: A potential vector of both pathogens and probiotics for corals on the Mascarene Ridge, Indian Ocean

　　本研究针对印度洋马斯克林海岭珊瑚礁面临的塑料污染威胁，通过分析漂浮塑料碎片及其附着的微生物群落，首次揭示了该区域塑料碎片不仅携带如Acinetobacter、Psychrobacter等珊瑚病原菌（总占比约31%），同时也存在Exiguobacterium（58%）等益生菌群。研究记录了高达105 items·km-2的塑料浓度和15,519 ± 9,340 CFU/g的活菌量，表明塑料可作为微生物传播媒介。这项发表于《Deep Sea Research Part II》的成果为珊瑚礁保护提供了新的风险预警和生态调控视角。

　　

在广阔的海洋中，珊瑚礁虽然只覆盖不到0.1%的海底面积，却是超过25%海洋生物的家园，被誉为“海洋中的热带雨林”。然而，这些美丽的生态系统正面临着前所未有的威胁。全球气候变暖导致的海水温度升高，引发了大规模的珊瑚白化事件。与此同时，人类活动带来的压力，如化学污染物排放、沉积物增加以及日益严重的塑料污染，正在进一步削弱珊瑚的抵抗力。

塑料污染尤其令人担忧。每年有大量塑料废弃物从河流、大气沉积和海上活动进入海洋，这些塑料在海洋中逐渐降解成微塑料甚至纳米塑料。它们不仅会缠绕珊瑚，阻挡光线，影响珊瑚虫和其体内共生藻类的光合作用，还可能携带有害微生物，成为传播珊瑚疾病的“特洛伊木马”。在印度洋西部，这片拥有全球16%珊瑚礁的区域，被认为是珊瑚生物多样性的第二高峰，塑料污染的影响可能尤为严重。

为了探究塑料污染是否真的会成为珊瑚疾病的传播媒介，一组研究人员将目光投向了印度洋中部的马斯克林海岭。这片区域包括萨亚德玛哈滩和纳扎雷特滩，拥有大面积的珊瑚礁，且位于多个国家的专属经济区交界处，是研究塑料污染和珊瑚健康的理想地点。研究人员利用2022年印度洋科学考察的机会，收集了该区域的漂浮塑料碎片，并对其附着的微生物群落进行了深入分析。这项研究结果发表在《Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography》上，为我们理解塑料污染对珊瑚礁生态系统的复杂影响提供了新的视角。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：通过曼塔网（Manta trawling）在四个站点采集大于500微米的漂浮塑料碎片；使用传统微生物培养技术（CFU计数）和16S rDNA高通量测序分析塑料附着的活菌群落和微生物组；应用QIIME2框架和DADA2插件进行微生物组生物信息学分析；通过形态学分类和图像分析（ImageJ软件）对塑料碎片进行类型和尺寸分类。

3.1. 塑料碎片浓度

研究发现马斯克林海岭海表面的塑料碎片浓度很高，在萨亚德玛哈滩和纳扎雷特滩均记录了10⁵ items·km^-2的浓度。站点间的浓度差异不显著，其中MP3站点浓度最高（238,753 ± items·km^-2）。硬塑料是主要的塑料类型，尺寸类别之间存在显著差异，S1（0.05-0.15 cm）与S2（0.15-0.5 cm）、S3（0.5-1.5 cm）之间存在显著差异。

3.2. 塑料碎片上的活菌群

塑料碎片上的平均活菌量为15,519 ± 9,340 CFU/g，其中MP3站点的活菌量最高，达到49,456 CFU/g。这表明塑料表面携带了丰富的可培养微生物。

3.3. 微生物多样性

alpha多样性分析显示，MP1和MP2站点的物种丰富度（Chao1指数分别为50和39）和多样性（Shannon指数分别为2.92和3.03）最高，而MP4站点的多样性最低（Chao1为18，Shannon为2.39）。NMDS分析揭示了三个不同的微生物群落集群：MP1和MP2相似，而MP3和MP4则与其他站点明显不同。 taxonomic分析鉴定出9个细菌门，其中厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）占主导地位，分别占总量的58%和42%。

3.4. 细菌与珊瑚的相互作用

研究共鉴定出24个属的细菌，并评估了它们与珊瑚的相互作用。研究发现塑料上存在珊瑚病原菌，如Acinetobacter（占总量的27%）、Psychrobacter（2%）和Pseudomonas（2%），这些细菌与珊瑚疾病、组织变形或白化有关。同时，也发现了对珊瑚有益的益生菌，如Exiguobacterium（58%）、Rheinheimera（1%）和Idiomarina（1%），它们具有抗菌、帮助珊瑚适应环境或提供抗逆性等功能。此外，还发现了人类病原菌Brevundimonas（7%）。

研究结论表明，马斯克林海岭是海面塑料碎片的汇聚区，这些塑料上附着了一系列可能影响珊瑚健康的微生物。值得注意的是，塑料不仅携带潜在的珊瑚病原菌，也携带益生菌，这种复杂的微生物组合可能在特定环境条件下影响珊瑚的健康状况。

讨论部分深入分析了这些发现的生态意义。塑料碎片在印度洋西部主要来源于东南亚的河流，由南赤道洋流输送而至。纳扎雷特滩附近观测到的高浓度塑料可能与圣布兰登岛产生的岛屿质量效应（island mass effect）导致的滞留有关。微生物群落结构的差异可能反映了不同站点的环境条件：纳扎雷特滩水温较低（约24-26°C），可能受到陆地输入影响，富含营养，有利于厚壁菌门等机会性类群的生长，表现为较高的菌密度但较低的多样性；而萨亚德玛哈滩处于赤道影响下，水温较高（约28-30°C），远离岛屿影响，其温暖水体可能更有利于变形菌门等高多样性微生物的生长。

塑料表面形成的“塑料圈”（plastisphere）是一个经过微生物选择性附着、种间竞争和物种丰富度共同塑造的独特生态系统。研究发现，环境因素，特别是温度升高，可以显著改变益生菌群落，加剧珊瑚疾病动态。在高温条件下，塑料附着的病原菌可能占据优势，这对珊瑚的健康构成潜在威胁。

这项研究的重要意义在于，它首次系统评估了印度洋马斯克林海岭区域塑料污染作为微生物载体，特别是珊瑚相关微生物载体的潜在作用。研究发现塑料碎片上同时存在病原菌和益生菌，这表明塑料污染对珊瑚健康的影响是复杂且双面的，取决于多种环境因素和微生物之间的相互作用。

随着气候变化和塑料污染的持续加剧，珊瑚生态系统面临更大的疾病爆发风险。尽管研究发现塑料上也携带珊瑚抗菌细菌，但塑料污染本身仍然是一个严重的环境问题。萨亚德玛哈滩作为位于塞舌尔、毛里求斯和法国三个专属经济区交汇处的珍贵生态系统，其珊瑚礁资源在渔业和海洋运输活动压力下本就脆弱，如今更需面对塑料携带微生物带来的潜在疾病风险。

这项研究为珊瑚礁保护提供了重要的科学依据，强调了在塑料污染治理和珊瑚礁保护中需要考虑微生物传播这一潜在途径。未来的研究可以进一步探讨塑料附着微生物与珊瑚疾病的直接因果关系，以及不同环境条件下这些微生物群落的变化规律，为珊瑚礁生态系统的保护和管理提供更加精准的指导。